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晶体管会老化的原因？-随时间磨损
阅读：2572 发布时间：2013-1-8
为何晶体管会老化？
这里所讲的晶体管类型－金属氧化物半导体场效应晶体管是常规CMOS芯片的根基－作用如同电气开关，MOSFET有四端子，分别为管身、栅极、源极和漏极，纵然源极与管身经常是连接一起。施加于栅极上的电压决定了电流是否流过源极与漏极之间，虽然有一层很薄的介质材料使到栅极起电气隔离作用，但是施加在它身上的电场却改变了下麵与源极和漏极连接半导体沟道的导电率。
因而这就是进入到*个的退化物理过程：随着时间的转变，有比平常多一点能量的电荷载体（n沟道MOSFET的负电子；p沟道MOSFET的正电洞） 分佈于源极与漏极之间的导电沟道上，并陷入在绝缘介质里，这个过程称为热载流子注入，zui后在绝缘层内里积聚成电荷，令到需用开启晶体管的电压增加，由于这阈值电压增
还有第二个物理过程使电荷陷入在介质内，这是不需要任何电流流过源极与漏极，每当施加电压到栅极时一种名为温度偏移不稳定性（bias temperature instability）现象会造成电荷积聚并连同其他敏感的问题在介质内，不过，该栅极电压移去之后，当中一些影响也自发地消失，这是在数十微秒内恢复，令到在例行试验期间难以察觉出来，给晶体管施以压力但是只有在压力解除之后才可量得影响结果。
再有另一个老化过程是在施加电压到栅极上时开始起作用，在介质内制造出电作用缺陷，称之为陷阱（trap），使电荷陷入，如积存数量太多的话，这些电荷陷阱可联合并于栅极与电流沟道之间形成*的短路，这种故障被称为氧化物击穿（oxide breakdown），或者称之与时间相关之介质击穿（time-dependent dielectric breakdown）。与其他老化过程不一样，这会造成性能逐渐下降，介质的遭击穿会导至晶体管的灾难性故障，引至电路运作失常。
倘若晶体管老化不足以教人担心，半导体工程师也要设法去解决随时间磨损的晶体管之间金属连线的问题，这里所关注的是一种名为电迁移（Electromigration） 的现象，它损坏了把各晶体管捆绑一起及与外界连繫的铜或铝连线。
电迁移乃发生于湧浪电流衝击金属原子，造成它们松散并随电子流动而漂遊，此举削减一些其原子下游的金属，与此同时形成金属下游阻塞，金属的上游遭冲淡，增加了该连线的电阻，有时至到可能变成开路的境地，虽然下游沉积没有出现类似的灾难，但它却会令到其特定布线的金属鼓胀起。
参考资料：
http://www.optical-sh.com/
金相显微镜 ， 生物显微镜
http://www.optical-sh.com/
金相显微镜 ， 生物显微镜